JP2005164123A - Solar heat collector unit - Google Patents

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Mamoru Sozawa
Yusuke Goto
裕介 後藤
Hiroaki Izumi
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solar heat collector panel capable of freely changing shape and size in response to a demand of a user. <P>SOLUTION: A solar heat collector panel unit 10 is provided with piping 50 and a connector 60, and a desired shape and/or size can be provided by connecting adjacent units 10 via the connector 60. Its projected shape is a regular polygon. By mutually connecting the units 10, shape and/or size can be freely set, and by cleverly selecting material and shape of the connector 60, not only a flat shape, but also three-dimensional and curved shapes or the like can be composed. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ソーラーヒートコレクターパネル（平板型太陽熱集熱器）に関する。   The present invention relates to a solar heat collector panel (a flat plate solar collector).

環境問題やエネルギー問題に対する関心が高まるにつれて、ソーラーヒートコレクターパネルの需要が増え続けている。
ソーラーヒートコレクターパネルは、主にフラットパネル型や真空管型が知られているが、構成が単純で低コスト化が容易なフラットパネル型は、ソーラーヒートコレクターパネルの主流となりつつある。
フラットパネル型ソーラーヒートコレクターパネルの集熱効率を向上させるために様々な検討がなされており、特許文献１、２他数多くの文献に開示されている。 As interest in environmental and energy issues grows, the demand for solar heat collector panels continues to increase.
The solar heat collector panel is mainly known as a flat panel type or a vacuum tube type, but the flat panel type having a simple configuration and easy to reduce the cost is becoming the mainstream of the solar heat collector panel.
Various studies have been made to improve the heat collection efficiency of the flat panel solar heat collector panel, which are disclosed in Patent Documents 1 and 2 and many other documents.

特開平９−２１７９６１号公報JP-A-9-217961 特開２００２−１３０８３５号公報JP 2002-130835 A

しかし、特許文献１、２における従来のソーラーヒートコレクターパネルは、表面積が数ｍ2を有する大きな平板状であるのが一般的であるため、設置形状や 設置場所が限定されるものであった。
しかし、ソーラーヒートコレクターパネルの需要が増えるにつれて、消費者の要求する仕様も広がり、集熱効率や断熱性能の向上に加えて、設置形状の自由度が望まれている。 However, since the conventional solar heat collector panel in Patent Documents 1 and 2 is generally a large flat plate having a surface area of several m 2 , the installation shape and installation location are limited.
However, as the demand for solar heat collector panels increases, the specifications required by consumers have expanded, and in addition to improving heat collection efficiency and heat insulation performance, flexibility in installation shape is desired.

本発明は、上記の点に鑑み、消費者の要求に応じてフラットパネルの形状や大きさを自由に変えることができるソーラーヒートコレクターパネルを提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the solar heat collector panel which can change the shape and magnitude | size of a flat panel freely according to a consumer's request | requirement in view of said point.

本発明は、配管及びコネクタを具え、前記コネクタを介して隣合うユニットと連結することにより所望の形状及び／又は大きさにすることができることを特徴とするソーラーヒートコレクターユニットにより前記の課題を解決した。   The present invention solves the above-mentioned problems by a solar heat collector unit comprising a pipe and a connector, and can be formed in a desired shape and / or size by connecting to an adjacent unit through the connector. did.

本発明によれば、ソーラーヒートコレクターパネルを小サイズのユニットに分割することにより、自由な形状・大きさのソーラーヒートコレクターパネルを形成することが可能となる。
さらに、コネクタの自由度を上げることで、平面にとどまらず、曲面を形成することも可能であり、限定された設置場所での有効利用ができる。
また、消費者が必要としている熱量に応じて、無駄の無いソーラーヒートコレクターシステムを形成することができる。 According to the present invention, it is possible to form a solar heat collector panel having a free shape and size by dividing the solar heat collector panel into small-sized units.
Furthermore, by increasing the degree of freedom of the connector, it is possible to form a curved surface as well as a flat surface, and effective use at a limited installation location can be achieved.
Moreover, a solar heat collector system without waste can be formed according to the amount of heat required by the consumer.

本発明を図に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明のソーラーヒートコレクターユニット（以下、単に「ユニット」という。）１０の上面図である。
また、図１(b)は、図１(a)を数字１の方向から見た概略面、図１(c)は、図１(a)を数字２の方向から見た概略面である。
このユニット１０は、透明断熱材であるシリカエアロゲル２０と、選択吸収膜３０で表面をコーティングされた集熱板４０及び熱媒体循環用金属製配管（以下、単に「配管」という。）５０と、コネクタ６０とからなる。 The present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a top view of a solar heat collector unit (hereinafter simply referred to as “unit”) 10 of the present invention.
1 (b) is a schematic surface of FIG. 1 (a) viewed from the direction of numeral 1, and FIG. 1 (c) is a schematic surface of FIG. 1 (a) viewed from the direction of numeral 2.
The unit 10 includes a silica airgel 20 which is a transparent heat insulating material, a heat collecting plate 40 whose surface is coated with a selective absorption film 30 and a metal pipe for heat medium circulation (hereinafter simply referred to as “pipe”) 50. It consists of a connector 60.

ユニット１０は、実施例では、一辺の長さが約４０ｍｍの正六角形であり、厚さは約２０ｍｍである。
図１のユニットは投影形状（上面図）が正六角形であるが、この形状は正六角形に限定されず、他の正多角形（正方形、長方形を含む。）でもよい。 In the embodiment, the unit 10 is a regular hexagon having a side length of about 40 mm and a thickness of about 20 mm.
The unit in FIG. 1 has a regular hexagonal projection shape (top view), but this shape is not limited to a regular hexagon, and may be another regular polygon (including a square and a rectangle).

図１(a)及び(c)に示すように、配管５０はシリカエアロゲル２０から突出し、その先端に適宜のコネクタ６０を具えている。
ユニット１０には、１個以上のコネクタが具えられており、ユニット１０に具えられたコネクタ６０と、他のユニット１０に備えられたコネクタ６０を結合させることにより、ユニットを組立て、ソーラーヒートコレクターパネルを形成する。 As shown in FIGS. 1A and 1C, the pipe 50 protrudes from the silica airgel 20, and has an appropriate connector 60 at the tip thereof.
The unit 10 is provided with one or more connectors, and by combining the connector 60 provided in the unit 10 and the connector 60 provided in the other unit 10, the unit is assembled, and the solar heat collector panel Form.

本発明において、集熱板４０の表面にコーティングされている選択吸収膜３０は、チタンオキシナイトライド（又はアルミニウムオキシナイトライド）薄膜である。チタンオキシナイトライド（又はアルミニウムオキシナイトライド）は、太陽光の波長の光は吸収するが、赤外光の波長の光は外に放射しない性質をもつため、選択吸収膜に好適に用いられる。   In the present invention, the selective absorption film 30 coated on the surface of the heat collecting plate 40 is a titanium oxynitride (or aluminum oxynitride) thin film. Titanium oxynitride (or aluminum oxynitride) is suitable for a selective absorption film because it has the property of absorbing light of the wavelength of sunlight but not emitting light of the wavelength of infrared light.

また、本発明においては、断熱材としてシリカエアロゲルを用いる。シリカエアロゲルは、気孔率が高く熱伝導率が極めて低いことから、高性能断熱材として知られており、さらに可視光線透過率が高く、比重が０．１程度と軽量であるため、ソーラーヒートコレクターパネルの透明断熱材として好適である。
本発明で用いるシリカエアロゲル２０は、アルコキシシランを加水分解・重縮合して作製したウェットゲルを、超臨界乾燥させることにより得られる。 In the present invention, silica airgel is used as the heat insulating material. Silica airgel is known as a high-performance heat insulating material because of its high porosity and extremely low thermal conductivity, and also has a high visible light transmittance and a specific gravity of about 0.1, so it is a solar heat collector. It is suitable as a transparent heat insulating material for panels.
The silica airgel 20 used in the present invention is obtained by supercritical drying of a wet gel prepared by hydrolysis and polycondensation of alkoxysilane.

図１(b)に示すように、配管５０は集熱板４０の下部に結合され、それぞれの 表面は選択吸収膜３０でコーティングされている。さらに選択吸収膜３０、集熱板４０及び配管５０全体がシリカエアロゲル２０によって覆われ、それらが一体に成形されている。   As shown in FIG. 1 (b), the pipe 50 is coupled to the lower part of the heat collecting plate 40, and each surface is coated with a selective absorption film 30. Furthermore, the selective absorption film 30, the heat collecting plate 40, and the entire pipe 50 are covered with the silica airgel 20, and are integrally formed.

このように一体成形されたユニット１０は、シリカエアロゲル２０で隙間なく密閉されているため、空気による対流が起こらず、断熱性能に非常に優れたものとなる。
また、シリカエアロゲルは本来非常に強度が弱い物質であるが、本発明ではシリカエアロゲルの内部に集熱板４０が埋設されるため、シリカエアロゲルが補強される。さらに、ポリマー、ガラス等でシリカエアロゲルを被覆することにより、実用に耐えうる充分な強度が得られる。 Since the unit 10 integrally molded in this way is sealed with the silica airgel 20 without a gap, convection due to air does not occur, and the heat insulating performance is extremely excellent.
Silica aerogel is originally a very weak substance, but in the present invention, since the heat collecting plate 40 is embedded inside the silica aerogel, the silica aerogel is reinforced. Furthermore, by coating the silica airgel with a polymer, glass or the like, sufficient strength that can withstand practical use can be obtained.

なお、集熱板４０及び配管５０の材料である金属の種類は特に限定されないが、熱伝導性に優れた銅が好適である。   In addition, although the kind of metal which is a material of the heat collecting plate 40 and the piping 50 is not specifically limited, Copper excellent in heat conductivity is suitable.

図２は複数のユニット１０を連結することによって構成されたソーラーヒートコレクターパネル７０の概要図である。
なお、図２のソーラーヒートコレクターパネル７０の形状は一例であり、これに限定されない。
本発明のソーラーヒートコレクターユニットの特徴は、コネクタを介して隣合うユニットを互いに連結させることにより、自由な形状のソーラーヒートコレクターパネルを構成できることである。
さらに、コネクタの形状、材質を工夫することで、平面にとどまらず、曲面を形成することも可能となる。
従って、狭い場所や凹凸のある場所等、設置スペースに制限がある場合には、ユニットの結合を変えることにより、立体的にパネルを形成すればよく、限定された設置スペースの有効利用が可能になる。 FIG. 2 is a schematic view of a solar heat collector panel 70 configured by connecting a plurality of units 10.
In addition, the shape of the solar heat collector panel 70 of FIG. 2 is an example, and is not limited to this.
A feature of the solar heat collector unit of the present invention is that a solar heat collector panel having a free shape can be configured by connecting adjacent units to each other via a connector.
Furthermore, by devising the shape and material of the connector, it is possible to form a curved surface as well as a flat surface.
Therefore, when the installation space is limited, such as in a narrow place or uneven place, it is only necessary to form a three-dimensional panel by changing the unit connection, enabling effective use of the limited installation space. Become.

また、パネルの大きさを自由に選択できることにより、消費者が必要とする熱量に対応したソーラーヒートコレクターパネルを構成することができる。   Further, since the size of the panel can be freely selected, a solar heat collector panel corresponding to the amount of heat required by the consumer can be configured.

本発明のソーラーヒートコレクターユニットの説明図で、(a)は 上面図、(b)は(a)を数字１の方向から見た概略図、(c)は(a)を数字２の方向から見た概略図。It is explanatory drawing of the solar heat collector unit of this invention, (a) is a top view, (b) is the schematic which looked at (a) from the direction of the number 1, (c) is (a) from the direction of the number 2 Schematic diagram seen. 本発明のソーラーヒートコレクターユニットを連結することにより構成されたソーラーヒートコレクターパネルの概要図。The schematic diagram of the solar heat collector panel comprised by connecting the solar heat collector unit of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０：ソーラーヒートコレクターユニット
２０：シリカエアロゲル
３０：選択吸収膜
４０：集熱板
５０：配管
６０：コネクタ 10: Solar heat collector unit 20: Silica airgel 30: Selective absorption film 40: Heat collecting plate 50: Piping 60: Connector

Claims (4)

配管及びコネクタを具え、前記コネクタを介して隣合うユニットと連結することにより所望の形状及び／又は大きさにすることができることを特徴とする、
ソーラーヒートコレクターユニット。 It comprises a pipe and a connector, and can be formed into a desired shape and / or size by connecting with an adjacent unit via the connector.
Solar heat collector unit. 前記ソーラーヒートコレクターユニットの投影形状が正多角形である、請求項１のソーラーヒートコレクターユニット。   The solar heat collector unit according to claim 1, wherein the projected shape of the solar heat collector unit is a regular polygon. 前記ソーラーヒートコレクターユニットが２個以上のコネクタを具えている、請求項１又は２のソーラーヒートコレクターユニット。   The solar heat collector unit of claim 1 or 2, wherein the solar heat collector unit comprises two or more connectors. 前記ソーラーヒートコレクターユニットが選択吸収膜としてチタンオキシナイトライド又はアルミニウムオキシナイトライド薄膜、透明断熱材としてシリカエアロゲルを用いたものである、請求項１から３のいずれかのソーラーヒートコレクターユニット。

The solar heat collector unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the solar heat collector unit uses a titanium oxynitride or aluminum oxynitride thin film as a selective absorption film and silica airgel as a transparent heat insulating material.

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